枸杞鮮果類胡蘿卜素超聲提取工藝優(yōu)化及光穩(wěn)定性

曹有龍，劉蘭英，李曉鶯，李越鯤

（國家枸杞工程技術(shù)研究中心，寧夏銀川750002）

類胡蘿卜素是一類重要的天然植物色素，廣泛存在于水果、蔬菜、綠色植物及動物和微生物中，具有獨特抗氧化功能和抗腫瘤作用，已被建議用作癌癥預(yù)防劑，生命延長劑，潰瘍抑制劑，心臟病發(fā)作與冠狀動脈疾病的抑制劑[1-3]。20世紀(jì)80年代，食品工業(yè)中使用的大部分色素均為化學(xué)合成色素，大量研究發(fā)現(xiàn)，化學(xué)合成色素雖然純度高，生產(chǎn)成本低，但合成產(chǎn)品中少量成分有毒，有致染色體畸變作用[4]。隨著人們對食品色素的安全性問題重視程度增加，消費者對天然色素的需求與日俱增，天然類胡蘿卜素作為一種安全有益的食品添加劑，其需求量將進一步擴大。如何從富含類胡蘿卜素的天然物種中提取胡蘿卜素，引起了人們越來越多的關(guān)注。枸杞是藥食同源的功能性特色植物資源，其富含類胡蘿卜素、黃酮類化合物、甜菜堿等多種生物活性成分，具有補腎養(yǎng)肝、潤肺明目等功效。研究表明，枸杞子含有豐富的類胡蘿卜素，其中β-胡蘿卜素含量高達(dá)19.61 mg/100 g，是胡蘿卜的3.8倍[5]。寧夏是枸杞的道地產(chǎn)區(qū)，截止2011年底，枸杞種植面積已逾87萬畝，年產(chǎn)鮮果60萬t，但年加工量不足總量13%，因此，積極開展枸杞類胡蘿卜素的研究對枸杞資源的深度開發(fā)具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

材料：寧杞7號枸杞鮮果：采摘于寧夏蘆花臺枸杞種植基地。

試劑：石油醚沸程30℃～60℃、四氫呋喃、乙醚、丙酮、BHT、無水硫酸鈉。上述試劑均為分析純。

1.2 主要儀器

UV1080型紫外可見分光光度計：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；JPCT0628超聲波提取器：武漢佳鵬電子有限公司；電子天平：賽多利斯（北京）科學(xué)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 色素的提取

準(zhǔn)確稱取一定量樣品，研磨置于棕色光口瓶中，加入適量提取劑，同時加入0.1%BHT，加塞，超聲提取0.5 h，取出用無水硫酸鈉過濾，按上述步驟重復(fù)提取2次，過濾，合并濾液。

1.3.2 色素含量測定[6]

以提取劑做空白，于450 nm處測定吸光度，根據(jù)以下公式計算類胡蘿卜素含量：

類胡蘿卜素含量（X）=A×V×F×10/m/2500×100

式中：X為樣品中類胡蘿卜素含量，（mg/100 g）；A為類胡蘿卜素萃取液在最大吸收波長下的吸光值；V為類胡蘿卜素萃取液樣品的體積，mL；F為測定時類胡蘿卜素萃取液的稀釋倍數(shù)；m為樣品質(zhì)量，g； 2500—1%類胡蘿卜素在最大吸收波長時的平均吸光系數(shù)。

1.3.3 色素光穩(wěn)定性研究

不同光照條件（日光、室內(nèi)散射光、避光）對色素穩(wěn)定性的影響。按下式計算色素保存率（波長450 nm），色素保存率=測定吸光值/初始吸光值×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 類胡蘿卜素提取液紫外可見光譜

枸杞鮮果類胡蘿卜素提取液的紫外可見吸收光譜圖如圖1所示，在450 nm處有最大吸收峰。

圖1 枸杞鮮果類胡蘿卜素提取液紫外可見光譜圖溶劑：四氫呋喃Fig.1 UV spectrum of carotenoids extract in wolfberry fruit Solvent：THF

2.2 提取溶劑的選擇

分別選擇丙酮、乙醚、石油醚、四氫呋喃、石油醚：丙酮體積比1∶1（體積比），石油醚∶丙酮體積比2∶1（體積比），作為提取溶劑，超聲提取0.5 h，比較提取效果（見表1），其中以四氫呋喃浸提效果最佳，石油醚：丙酮體積比1∶1（體積比）次之，綜合安全性和成本因素考慮選用四氫呋喃作為提取溶劑。

表1 不同提取劑對提取效果的影響Table 1 Effect of solvent on extraction

2.3 料液比對提取效果的影響

在超聲功率480 W，提取時間0.5 h，超聲頻率50 Hz的條件下，考察料液比對提取效果的影響，結(jié)果見表2。

表2 料液比對提取效果的影響Table 2 Effect of material ratio and solvent on extraction

如表2所示，隨著料液比的增大，提取量逐漸增大，料液比 1 ∶25（g/mL）時提取量最大，料液比 1 ∶15（g/mL）時提取趨于穩(wěn)定，繼續(xù)增大料液比提取量增幅不大，因此選用料液比 1 ∶15（g/mL）。

2.4 提取時間對提取效果的影響

在超聲功率 480 W，料液比 1∶15（g/mL），超聲頻率50 Hz條件下，考察提取時間對提取效果的影響，結(jié)果見表3。

表3 提取時間對提取效果的影響Table 3 Effect of time on extraction

由表3可以看出，隨著提取時間的延長，提取量逐漸增加，提取時間為45 min時提取量最大，提取時間延長提取量反而下降。

2.5 超聲功率對提取效果的影響

在料液比 1 ∶15（g/mL），提取時間 45 min，超聲頻率50 Hz的條件下考察超聲功率對提取效果的影響，結(jié)果見表4。

如表4所示，在超聲功率為300 W時提取量最大，增大超聲功率提取量有下降趨勢，因此選擇提取功率300 W。

表4 超聲功率對提取效果的影響Table 4 Effect of ultrasonic power on extraction

2.6 超聲頻率對提取效果的影響

在超聲功率 300 W，料液比 1 ∶15（g/mL），提取時間45 min的條件下，考察超聲頻率對提取效果的影響，結(jié)果見表5。

表5 超聲頻率對提取效果的影響Table 5 Effect of ultrasonic frequency on extraction

從表5可以看出，提取量在超聲頻率為50 Hz時達(dá)到最大，超聲頻率過高或過低都不利于提取。

2.7 正交試驗設(shè)計

以類胡蘿卜素的提取率為指標(biāo)，影響提取效果的4個主要因素：料液比、提取時間、超聲頻率、超聲功率，進行L9（34）正交試驗，即四因素三水平，按照正交試驗設(shè)計共進行了9組試驗，類胡蘿卜素的浸提條件、因素水平見表6。

表6 正交試驗因素水平表Table 6 Factor and levels of experiment L9（34）

正交試驗結(jié)果見表7。

表7 正交試驗結(jié)果Table 7 Results of orthogonal test

續(xù)表7 正交試驗結(jié)果Table 7 Results of orthogonal test

由表7可以看出，各因子對提取效果影響順序為：超聲功率＞提取時間＞料液比＞超聲頻率，最佳提取條件為A2B2C3D1，即超聲功率300 W，料液比1∶15g/mL，提取時間50 min，超聲頻率60 Hz，提取量達(dá)到最大18.16 mg/100 g。

2.8 光穩(wěn)定性研究

比較不同光照條件下枸杞類胡蘿卜素的穩(wěn)定性（見表8），發(fā)現(xiàn)該色素對日光不穩(wěn)定，經(jīng)過8 h的日光照射，保存率僅為18.6%，但對室內(nèi)散射光較穩(wěn)定。

表8 不同光照條件對枸杞類胡蘿卜素穩(wěn)定性影響Table 8 Effect of light on stability of carotenoids in wolfberry fruit

3 結(jié)論

研究表明，枸杞類胡蘿卜素素在可見區(qū)間400nm～600nm范圍內(nèi)有最大吸收峰，最大吸收波長為450nm。經(jīng)測定，寧杞7號枸杞鮮果類胡蘿卜素含量約為19.1 mg/100 g，四氫呋喃是枸杞鮮果類胡蘿卜素適宜提取劑，提取的較適宜條件為：超聲功率300 W，料液比 1 ∶15（g/mL），提取時間 50 min，超聲頻率 60 Hz。該色素對日光不穩(wěn)定，對室內(nèi)散射光較穩(wěn)定。

[1] 惠伯槺.類胡蘿卜素化學(xué)劑生物化學(xué)[M].北京：中國輕工業(yè)出版社,2005：250

[2] 李福枝,劉飛,曾曉希,等.天然類胡蘿卜素的研究進展[J].食品工業(yè)科技,2007,9(28)：227-232

[3]李寧寧.類胡蘿卜素的研究進展[J].中國現(xiàn)代實用醫(yī)學(xué)雜志,2004,1(2)：51-53

[4] 趙文恩,韓雅珊,蘇震,等.類胡蘿卜素對H2O2-NaOCl體系生成的1O2的淬滅作用[J].生物物理學(xué)報,1997,13(1)：137-142

[5] 黃麗,於洪建,吳巍.枸杞類胡蘿卜素的研究進展[J].食品研究與開發(fā),2012,33(5)：233-236

[6] 巍苑.幾種處理方式對枸杞汁成分的研究[D].蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué),2011